Acest site foloseste cookies.
Prin navigarea pe acest site, va exprimati acordul asupra folosirii cookie-urilor.
Vezi mai multe detalii
close

Materiale de ambalaj antimicrobiene cu nanoparticule de oxid de zinc

Autor: Maria Turtoimarți, 13 octombrie, 2015

Materialele de ambalaj antimicrobiene inhibă creşterea microorganismelor prezente pe suprafaţa alimentelor. Recent, a fost investigată acţiunea antimicrobiană a nanoparticulelor de oxid de zinc (ZnO) şi fezabilitatea încorporării acestora în materiale de ambalaj active, antimicrobiene. Mecanismul exact al acțiunii antimicrobiene a nanoparticulelor de ZnO nu este încă lămurit, dar se consideră că la această acţiune contribuie eliberarea de ioni antimicrobieni.

 

Materiale plastice nanocompozite

 

Metilceluloza a devenit o alternativă atrăgătoare faţă de materialele plastice polimerice sintetice datorită capacităţii ei de a permite realizarea unor produse prietenoase cu mediul, disponibilităţii mari în natură, costului scăzut şi prelucrării uşoare. Acest polimer glucidic biodegradabil este un tip de celuloză modificată şi este cel mai abundent biopolimer din natură.

Nanotehnologia permite realizarea unor materiale hibride noi,  cu proprietăţi îmbunătăţite, prin încorporarea în matricea polimerică a unui material de umplutură cu cel puțin o dimensiune de ordinul nanometrilor. Nanocompozitele manifestă, de multe ori, stabilitate termică şi proprietăți fizico-mecanice și de barieră crescute în comparație cu matricea polimerică simplă. Totuşi, studiile care se ocupă cu nanocompozitele de metilceluloză sunt limitate, puțini cercetători ocupându-se de punerea în aplicare a nanocompozitelor biopolimerice ca materiale active de ambalare pentru conservarea alimentelor.

 

Materiale de ambalaj antimicrobiene

 

Ambalajul antimicrobian este un tip de ambalaj activ care interacționează cu produsul sau cu spaţiul superior interior pentru a reduce, inhiba sau întârzia dezvoltarea microorganismelor care pot fi prezente pe suprafețele produselor alimentare (1935/2004/EC şi 450/2009/EC).

În prezent, utilizarea compuşilor antimicrobieni încorporați în materialul de ambalaj este  considerată un mijloc de control al bacteriilor pe ambalajele alimentelor. Rolul acestor compuşi este să asigure consumatorul de siguranţa microbiologică a alimentelor şi să contribuie la extinderea termenului de valabilitate al produselor alimentare.

 

Materiale nanocompozite cu oxid de zinc

 

În scopul realizării unor filme nanocompozite pentru ambalaje antimicrobiene ale produselor alimentare, în matricea de metil celuloză au fost încorporate nanoparticule de oxid de zinc (ZnO) și pediocină (Perez Espitia et al., 2013).

FDC 32 INOVA 2Oxidul de zinc (ZnO) este un compus anorganic utilizat frecvent în aplicaţii obişnuite şi cuprins în lista materialelor recunoscute în general ca sigure (generally recognized as safe, GRAS) de către US Food and Drug Administration (USFDA, 21CFR182.8991). Zincul este un micronutrient cu rol important în creşterea organismului şi dezvoltare.

Pediocina este o bacteriocină considerată, de asemenea, o peptidă bioactivă, care este sintetizată ribozomal de Pediococcus acidilactici și are capacitatea de a ucide bacteriile strâns înrudite. Pediocina are multe aplicații în conservarea alimentelor ca urmare a activității sale în controlul bacteriei Listeria monocytogenes, un agent patogen transmis prin alimente căruia i se acordă o atenţie specială în industria alimentară. Utilizarea agenților antimicrobieni naturali, cum este pediocina, asociată nanotehnologiei permite dezvoltarea de ambalaje noi antimicrobiene pentru conservarea alimentelor.

Rezultatele obţinute prin difracţie cu raze X (X-ray diffraction, XRD) arată că adaosul de nanoparticule de ZnO şi pediocină afectează cristalinitatea matricei de metil celuloză. Rezistenţa mecanică a peliculelor nanocompozite, măsurată ca sarcină la rupere şi rezistenţa la tracţiune nu au prezentat diferențe semnificative între pelicule. În cazul încorporării doar a ZnO se obţin pelicule rigide, în timp ce adăugarea de pediocină determină înregistrarea unor valori crescute ale alungirii la rupere. Din punct de vedere al culorii, prezența pediocinei în pelicule de nanocompozite produce pelicule ușor gălbui. Totuşi, acest efect este echilibrat de încorporarea nanoparticulelor de ZnO, rezultând o colorație albicioasă.

Analiza imaginii cu ajutorul microscopiei electronice de scanare (scanning electron microscopy, SEM) şi al microscopiei de forţă atomice (atomic force microscopy, AFM) a arătat faptul că nanoparticulele de ZnO prezintă o intercalare bună în matricea de metilceluloză, iar adaosul de pediocină în concentrații mari a dus la formarea de adâncituri, cratere la suprafața peliculei de material nanocompozit. Gradul de umflare a peliculelor nanocompozite a fost semnificativ diminuat comparativ cu proba martor datorită nanoparticulelor de ZnO. De asemenea, încorporarea ZnO în concentrație mai mare permisă creşte stabilitatea termică în comparație cu proba martor și pelicula nancompozită cu concentrație mare de pediocină.

Peliculele nanocompozite cu ZnO prezintă activitate antimicrobiană faţă de L. monocytogenes şi Staphylococcus aureus, prin urmare pot fi utilizate pentru controlul acestor patogeni transmiși prin alimente. Pe baza rezultatelor obţinute, concentraţia optimă a substanţelor antimicrobiene testate este de 20 % masice ZnO şi 15 % masice pediocină.

Din diferite cercetări rezultă că bacteria patogenă Staphylococcus aureus este mai sensibilă la a acţiunea bactericidă a nanoparticulelor de ZnO decât Escherichia coli şi Pseudomonas aeruginosa.

 

Rezultatele testelor

 

FDC 32 INOVA 3Akbar şi Anal (2014) au testat materiale de ambalaj antimicrobiene impregnate cu nanoparticule de ZnO împotriva Salmonella typhimurium şi Staphylococcus aureus inoculate pe carne de pasăre gata pentru consum.

Nanoparticulele de ZnO au fost obţinute prin sinteză hidrotermică, formarea lor fiind confirmată prin mai multe tehnici precum spectrofotometrie în ultraviolet şi vizibil (UV-Vis), spectrometrie în infraroşu cu ajutorul transformatei Fourier (FTIR) şi difractometrie cu raze X. Mărimea particulelor, mai mică de 100 nm, respectiv structura acestora a fost studiată cu ajutorul microscopiei electronice atât de scanare, cât şi de transmitere.

 

Activitatea antibacteriană a nanoparticulelor faţă de bacteriile S. typhimurium şi S. aureus a fost determinată atât în mediu solid, cât şi în mediu lichid folosind ca medii nutritive agar şi bulion. După ce a fost demonstrată inactivarea bacteriilor în aceste medii, nanoparticulele de ZnO au fost introduse într-o peliculă de alginat de calciu, obţinându-se un material de ambalaj activ. Prezenţa şi distribuţia nanoparticulelor de ZnO în pelicula activă a fost confirmată cu aceleaşi metode (spectrometrie UV-Vis, FTIR, difractometrie cu raze X). Pelicula activă cu nanoparticule s-a dovedit eficientă in vitro în plăci Petri, inactivând bacteriile S. typhimurium şi S. aureus.

De asemenea, pelicula antimicrobiană cu nanoparticule de ZnO a fost utilizată ca un ambalaj activ (un studiu provocator) în carne de pasăre gata pentru consum împotriva acelorași patogeni şi a redus numărul de bacterii țintă inoculate de la 7-log până la zero, în termen de 10 zile de termostatare la 8±1°C.

 

Bibliografie

 

Akbar A. & Anal A.K. 2014. Zinc oxide nanoparticles loaded active packaging, a challenge study against Salmonella typhimurium and Staphylococcus aureus in ready-to-eat poultry meat. Food Control, vol. 38, 88-95.

Perez Espitia P.J., de Fátima Ferreira Soaresa N, Teófilo R.F., dos Reis Coimbra J.S., Vitora D.M., Batista R.A., Ferreira S.O., de Andrade N.J. & Medeisor E.A.A. 2013. Physical–mechanical and antimicrobial properties of nanocomposite films with pediocin and ZnO nanoparticles. Carbohydrate Polymers, vol. 94, p. 199-208.

FrieslandCampina a identificat trei tendințe în inovarea produselor
Autor: Maria Demetriad  /   joi, 19 septembrie 2019

FrieslandCampina Ingredients a dat publicității raportul cu titlul „Meniul de mâine, cele mai recente tendințe din lumea alimentelor și băuturilor 2020”, în care se analizează unele dintre noile tendințe în domeniul alimentelor din întreaga lume.   Raportul, care include studii din întreaga lume, a identificat trei...

Dezvoltarea produselor probiotice din carne
Autor: Cristina Gavrilut  /   vineri, 28 iunie 2019

Dezvoltarea produselor funcționale din carne sunt din ce în ce mai mult o preocupare pentru tehnologii din întreaga lume. În cadrul acestei categorii, produsele prebiotice din carne reprezintă o adevărată provocare dar ele sunt și o sursă de promisiuni, pentru viitor. Iată, deci, câteva considerente despre aceste produse, ele fiind...